磷化机理之六:碱金属磷酸盐的成膜机理

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磷化机理之六:碱金属磷酸盐的成膜机理

作者：雷邦磷化液

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磷化膜可以在不含有金属离子，而只含有钠离子、钾离子、铵离子的磷酸盐溶液中形成。由于没有碱金属进入磷化膜中，因而对这种磷化的命名就比较模糊，但是，用这类磷化得到的磷化膜的主要成分仍含有大量的磷酸铁，因而这类磷化也被认为铁系磷化，不过，碱金属磷酸盐与以磷酸二氢铁为主要成分的、真正的铁系磷化液磷化是不同的，为了加以区分不至于混淆，将此类磷化称为碱金属磷化或轻型铁系磷化比较合适。

钢铁材质在碱金属磷化处理液中的成膜机理与在重金属磷化处理液中的成膜机理具有明显的区别，碱金属的正磷酸盐全部易溶于水，它们的水溶液不存在电离平衡，相对于重金属磷化处理液的pH值为1.5～3.5的情况，碱金属磷化处理的最佳pH值范围为4.O～6.0。

有人认为，当钢铁工件与磷化液接触时，首先发生腐蚀反应，但该反应中产生的氢尚在初生状态时即被迅速氧化了，见下式：

2Fe+4NaH₂PO₄+2H₂O+O₂—2Fe(H₂PO₄)₂+4NaOH (5-8)

接着磷酸亚铁被氧化成三价铁，部分成为磷酸铁，见式(5-9)，部分成为氢氧化铁，见式(5-10)。

4Fe(H₂PO₄)₂+4NaOH₄+O₂——4FePO₄+4NaH₂PO₄+6H₂O (5-9)

4Fe(H2PO₄)₂十12NaOH+O₂—2Fe(0H)₃+4NaH₂PO₄+4NaHPO₄+2H₂O (5-10)

在烘干过程中氢氧化铁不稳定，分解为Fe₂O₃见下式：

2Fe(OH)₃—Fe₂O₃+3H₂O (5-11)

综合式(5-8)～式(5-11)的反应，得

4Fe + 4NaH₂PO₄+ 3O₂→ 2FePO₄+Fe₂O₃+2Na₂HPO₄+3H₂O (5-12)

(被处理金属) (磷化液主要成分) (氧化剂) (磷化膜)

但也有人认为，这类磷化膜的形成有两种过程，即磷酸盐的沉积和金属的直接氧化，见如下两式：

4Fe+8NaH₂PO₄+3O₂—4FePO₄+4Na₂HPO₄+6H₂O (5-13)

4Fe+3O₂→2Fe₂O3 (5一14)

综合式(5—13)、式(5一14)，得

4Fe + 4NaH₂PO₄+ 3O₂→ 2FePO₄+Fe₂O3+2Na₂HPO₄+3H₂O (5-15)

(被处理金属) (磷化液主要成分) (氧化剂) (磷化膜)

可以看出，以上两种理论过程不同，结果是一样的，所有的不溶性产物均进入磷化膜中，溶液中无残渣，反应中仅有盼可溶性产物是磷酸氢钠。

氧化促进剂，尤其是氯酸盐、钼酸盐等常被应用于此类磷化处理。但也有人认为加入它们的必要性不大，特别是在喷淋方式处理的情况下，空气中的氧气足够起到氧化剂的作用。但是，磷化处理液中的氧化剂的种类、用量对磷化膜中的氧化铁的比例，甚至对磷化膜的性能还是有很大影响的。

以下还可以了解：

磷化机理之一:磷酸及磷酸盐的关系 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_48.html
磷化机理之二:磷化成膜过程 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_49.html

磷化机理之三:磷化过程动力学 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_50.html
磷化机理之四:磷化速率 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_53.html

磷化机理之五:晶核的形成 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_54.html

磷化机理之六:碱金属磷酸盐的成膜机理 http://www.linhuayelb.com/linhuayejishu/01_lb_66.html

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